Acquérir des méthodologies et techniques de spécification, conception et implémentation de systèmes de logiciels temps réel spécifique à un ingénieur logiciel.

Définition du temps réel. Revue des systèmes en temps réel et leurs caractéristiques générales. Exigences du temps réel. Méthodologies et techniques de spécification et de conception de systèmes temps réel. Principales méthodes de communication et de synchronisation entre processus. Technique de compilation croisée et optimisation de code. Techniques d’ordonnancement de tâches temps réel. Analyse du temps de réponse. Système d'exploitation temps réel. Mécanisme des interruptions et leur programmation. Fiabilité et tolérance aux fautes.

Séances de laboratoire axées sur l’analyse, la conception, la budgétisation et la réalisation d’un logiciel temps réel sur les ordinateurs/microprocesseurs disponibles.

À la fin de ce cours, l’étudiant sera capable de :

• Concevoir des systèmes en temps réel selon un processus structuré;
• Identifier les contraintes matérielles et logicielles associées au traitement en temps réel et les résoudre;
• Décrire et appliquer les techniques logicielles associées au traitement des événements en temps réel;
• Comprendre l’opération des systèmes d’exploitation multitâches et savoir les utiliser dans le développement de systèmes en temps réel;
• Développer et programmer un système d’acquisition de données en temps réel impliquant la synchronisation de deux ordinateurs;
• Choisir une technique de conception sécuritaire pour les systèmes ordinés en temps réel.

• Cours magistraux : un (1) cours par semaine pour un total de treize séances (13).
• Laboratoires : un (1) laboratoire par semaine pour un total de douze séances (12).

Note : Les cours sont d’une durée de 3 heures et 30 minutes et les laboratoires sont d'une durée de 2 heures.

1. Introduction (3 heures^[1])

• Présentation générale du cours
• Définition des concepts de base
• Exemples de systèmes ordinés en temps réel
• Notion du temps dans les systèmes informatiques.

2. Organisation des ordinateurs : La vision des programmeurs (3 heures)

• Revue des composantes matérielles et leurs caractéristiques
• Interfaces internes et externes
• Jeux d’instructions et temps d’exécution

3. Méthodologies de développement logiciel (6 heures)

• Cycles de développement d’un projet informatique
• Modélisation des besoins
• Spécification des contraintes temporelles
• Méthodologies de spécification et de conception des systèmes ordinés en temps réel (notamment SysML et AADL)

4. Langages de programmation pour le temps réel (6 heures)

• Revue des éléments du langage C et de leur impact sur la performance d’un système
• Introduction au langage assembleur
• Techniques de programmation des périphériques
• Optimisation du code

5. Analyse de performance (3 heures)

• Aspects matériels et logiciels du traitement des interruptions
• Méthodes de traitements des interruptions
• Calcul du temps de réponse

6. Étude des systèmes d’exploitation pour le temps réel (6 heures)

• Systèmes avec et sans interruptions
• Éléments fondamentaux des systèmes multitâches
• Services et configuration du noyau

7. Ordonnancement (6 heures)

• Méthodes pour l’ordonnancement de tâches indépendantes et dépendantes.
• Calcul du temps d’exécution
• Problème d’inter blocage et solutions possibles

8. Communication inter-tâches et synchronisation (6 heures)

• Tampons de données
• Messages, sémaphores, queues, drapeaux et signaux

[1] Ces heures sont des heures approximatives d’enseignements pour chaque sujet et incluent le temps alloué à l’examen intra-trimestriel.

• Carte de développement B-L4S5I-IOT01A avec le microcontrôleur STM32L4S5VIT6 basé sur un coeur ARM Cortex-M4 avec 2 Mbytes de mémoire Flash et 640 Kbytes de RAM.
• Noyau en temps réel FreeRTOS
• Environnement de développement STM32CubeIDE
• Langage de programmation C et langage d'assemblage

Une pénalité de 10% par jour de retard sera appliquée pour tout retard sans motif raisonnable.

Aucune documentation requise

Recommandée

LEWIS, D.W., Fundamental of Embedded Software: Where C and Assembler Meet. Prentice Hall, 2002.

COTTET, F. et GROLLEAU E., «SYSTÈMES TEMPS RÉEL DE CONTRÔLE-COMMANDE Conception et implémentation» Dunod, Paris, 2005.

Complémentaires

DOUGLASS, B.P., Doing Hard Time – Developing Real-Time Systems with UML, Objects, Frameworks, and Patterns. Addison-Wesley, 1999.

LABROSSE, J. J., MicroC/OS-II, The Real-Time Kernel. CMP Books, 1999.

BURNS, A., WELLINGS, A., Real-Time Systems and Programming Languages. 3^rd Edition, Addison-Wesley, 2000.

LAPLANTE, P.A., Real-Time System Design and Analysis: An Engineer’s Handbook. 2^nd Edition, IEEE Press, 1997.

TAVERNIER, Ch., Les microcontrôleurs AVR: Description et mise en œuvre. Dunod, 2001.

COTTET, F. et al., Ordonnancement temps réel. Hermès Science, 2000.

PETER H. et al., Model-Based Engineering with AADL: An Introduction to the SAE Architecture Analysis & Design Language, 1st Edition, Professional. SEI Series in Software Engineering, Addison-Wesley Professional, 2012.

Consultez le site web Moodle du cours au minimum chaque semaine.